6.6. Определение рационального направления развития горных работ карьера при разработке однородных месторождений по методу а.И. Арсентьева

В основу метода определения рационального направления развития горных работ (углубки карьера) положена идея использования в качестве критерия минимального среднего с начала разработки коэффициента вскрыши (или максимального коэффициента добычи), который находят путем построения изолиний полезного ископаемого в пределах текущего контура карьера. Изолиния полезного ископаемого — это линия на поперечном сечении месторождения, соединяющая точки одинаковых объемов полезного ископаемого в пределах текущего контура карьера. Под текущим контуром карьера понимают контур, отсекаемый линиями рабочих бортов от общего контура карьера, образованного линиями нерабочих бортов и дневной поверхностью. Следовательно, если в любой точке изолинии выстраивать текущий контур карьера, то он всегда будет ограничивать одинаковое количество полезного ископаемого. Последовательность практической реализации метода:

1. Определяют и наносят на геологический разрез глубину, размеры и положение дна карьера, углы и соответствующие им линии откосов бортов карьера на момент окончания работ (рис. 6.14).

2. Эскизно намечают вариант системы разработки месторождения, вскрытия, технологию и механизацию работ. В соответствии с этим устанавливают углы откосов рабочих бортов. По ним на прозрачном материале вычерчивают профиль (трафарет) рабочей зоны.

3. Строят изолинии полезного ископаемого. Для этого:

3.1. На геологический разрез (см. рис. 6.14) наносят серию горизонтальных линий 1-8 с интервалом 25-50 м и вертикальных линий б—з в соответствии с возможными направлениями углубки карьера. Эти линии являются следами плоскостей, перпендикулярных плоскости разреза.

Кроме того, рассматривают варианты развития работ по нерабочим бортам карьера (на момент окончания работ) — направления а, и;

3.2. Устанавливают трафарет (контур) рабочей зоны с углами откоса рабочего борта в точки пересечения горизонтальных и вертикальных линий, переметая его вдоль каждой горизонтальной линии и последовательно по ним — сверху вниз;

Для каждого положения контура (в каждой точке пересечения линий) замеряют площади полезного ископаемого. По ним находят объемы. Результаты заносят в таблицу определенной формы (табл. 11, блок I);

3.3 Для каждого направления углубки (развития работ) (а-и) строят вспомогательный график Р=f(H). Для этого, по оси абсцисс откладывают этапы углубки карьера (1, 2, 3 ...), а по оси ординат — соответствующие им объемы полезного ископаемого (рис. 6.15);

3.4 Общий объем полезного ископаемого в пределах конечных контуров карьера делят на равные произвольные части (например, 4,8,12,... млн. м³) значения которых откладывают по оси ординат. Из полученных точек проводят горизонтальные линии Р₁, Р₂, Р₃ ... до пересечения с кривой Р=f(H). Проекции точек пересечения на горизонтальную ось показывают те значения глубины, на которых находятся соответствующие фиксированные объемы полезного ископаемого в пределах контуров рабочей зоны карьера. Откладывая найденные значения глубины по соответствующим линиям углубки на геологическом разрезе, получают точки равных объемов полезного ископаемого.

Таблица 11

Объёмы полезного ископаемого для различных положений рабочей зоны и объёмы гонной массы дл различных значений изообъёмов полезного ископаемого

Блок	Этапы глубины и изообъёмы полезного ископаемого	Направление углубки карьера
		а	б	в	г	д	е	ж	з	и
		Полезное ископаемое
I	1	-	-	0,1	0,16	-	-	-	-	-
	2	-	1,62	1,13	1,67	1,65	1,11	0,58	0,25	-
	3	2,2	3,81	3,94	4,16	4,33	3,44	3,15	2,64	-
	4	5,87	6,52	7,11	7,65	7,78	6,86	6,36	6,21	1,58
	5	9,79	-	10,72	10,75	10,91	10,81	9,87	9,25	6,23
	6	11,64	-	13,06	13,37	14,1	14,16	13,52	13,12	15,51
	7	14,05	-	14,05	15,69	16,22	16,9	16,57	16,25	18,63
	8	19,05	-	19,05	19,05	19,05	19,05	19,05	19,05	19,05
II	Горная масса
	Р0=0	6,48	5,22	4,41	4,11	3,86	3,71	4,01	4,22	6,32
	Р1=4	27,65	27,04	26,53	21,4	20,8	24	24,55	21,84	35,8
	Р2=8	41,05	40,96	40,82	37,34	40,55	39,84	43,6	41,04	50,21
	Р3=12	61,35	-	64,92	54,04	56,96	54,64	57,37	56,66	60,95
	Р4=16	69,19	-	69,92	69	69,97	68,6	67,33	69,27	70,95
	Р5=19,05	76,25	-	76,25	76,25	76,25	76,25	76,25	76,25	76,25

Соединением этих точек по признаку равных объемов получают изолинии объемов полезного ископаемого для всех рассматриваемых вариантов направлений развития горных работ. Дополнительно строят изолинию для Р=0. Для этого трафарет рабочей зоны перемещают сверху по линиям а, б, в,. до касания хотя бы с одной из залежей полезного ископаемого.

4. Измеряют объемы горной массы в пределах контуров рабочей зоны, соответствующие фиксированным значениям объемов полезного ископаемого. Для этого трафарет перемещают по изолиниям полезного ископаемого, и в точках их пересечения с бортами карьера и вертикальными линиями (6, в, г,...) — возможными направлениями развития работ измеряют объемы горной массы.

Результаты заносят в табл. 11 (блок II) и в каждой строке, т.е. для каждого значения Р, помечают минимальные значения объемов горной массы: 3,71; 20,8; 37,34; 54,04; 67.33; 76,25.

5. На геологическом разрезе (см. рис. 6.14) отмечают точки е₀, d₁, г₂; г₃; ж₄, ж₅, соответствующие минимальным значениям объемов горной массы. Линия, соединяющая эти точки, определяет рациональное направление углубки карьера, так как в них достигаются минимальные значения средних с начала разработки коэффициентов вскрыши (максимальных коэффициентов добычи).

Подобным же образом определяют рациональные направления углубки и по другим геологическим разрезам месторождения и с учетом взаимного расположения разрезов — в целом по месторождению.

Рис. 6.15 – Изменение объёмов полезного ископаемого Р по мере углубки карьера по направлениям а и б на этапах 2 и 3 (см. рисунок 6.14)

Естественно, найденное рациональное направление углубки должно быть конкретизировано в процессе проектирования вскрытия, системы разработки, технологии и при проведении оценки принятых вариантов разработки по наиболее представительным экономическим критериям.